1. 研究目的与意义
谐波传动是上世纪五十年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的新型机械传动方式,被认为是机械传动的重大突破。谐波机械传动原理是苏联工程师首先于1947年提出,1961年开始介绍到我国。由于谐波传动具有许多优点,因而获得了广泛的推广。到上世纪七、八十年代,许多不同类型的谐波传动取得了专利。
谐波减速器由波发生器、柔轮、刚轮构成,是机器人肢关节常用机构。一般波发生器连接输入轴,柔轮连接输出轴,刚轮与壳体以螺栓连接固定。刚轮螺栓连接,构成了减速器的传动支点,其连接强度校核是刚轮螺栓数目和尺寸设计的依据。应用所掌握的知识,正确建立刚轮、螺栓和局部壳体三维模型、有限元模型,完成静力学分析,定义螺栓预紧的边界条件,完成有限元计算。
2. 课题关键问题和重难点
在本文进行撰写的过程中,希望通过查阅和整理相关文献资料,在现有理论和实证研究基础上,应用计算机辅助设计软件Creo2.0、或Pro E软件,建立刚轮和部分壳体的三维模型。对刚轮,应用有限元软件ANSYS,做有限元建模,完成静力学分析。
研究的课题关键问题及难点主要有以下几点:
(1) 在Pro E软件中,对刚轮、部分壳体和螺栓进行建模,使模型能够顺利地导入ANSYS有限元软件中,并保证模型的精度,在ANSYS中研究螺栓预紧的边界条件
3. 国内外研究现状(文献综述)
谐波齿轮传动不同于传统的齿轮传动,在传动原理上有着本质的差异,它是依靠挠性柔轮的弹性变形来实现与刚轮的啮合,进而传递力与运动。这种传动原理被称作变形原理,与一般传动的杠杆原理或斜面原理相区别。谐波减速器一经问世便受世人瞩目,在发明之处便被运用到航天航空当中,显示出了其作为减速器的性能上的优越性,如今谐波减速器更是被广泛运用到各行各业中。
谐波齿轮减速器基本结构一般由波发生器、柔轮和刚轮三个基本元件组成。波发生器装入带有外齿且内径小于其外径的柔轮中,将迫使柔轮发生变形,使得柔轮外齿轮和刚轮内轮齿在波发生器长轴两端处完全啮合,而在波发生器短轴附近处则完全脱开,处在波发生器长轴和短轴中间的区域的齿轮则处于半啮入或半啮出的过渡状态。波发生器连续旋转时,柔轮每个齿轮在波发生器的作用下产生周期性变化的变形,不断的和刚轮轮齿成啮入、完全啮合、啮出、完全脱离四种状态,循环往复。变形后的同一时刻,柔轮上各点相对于柔轮未变形时的运动,在波发生器长轴为起点处展开后将近似成具有波发生器波数个周期的余弦曲线,谐波传动因此得名。由于柔轮齿数比刚轮齿数少,所以在波发生器转动一周后柔轮向相反的方向转动一个柔轮齿数与刚轮齿数差值所对应的角度,而一般情况下柔轮齿数很多,所以这样就实现了大减速比的传动。
目前,美国将谐波齿轮传动应用于精密加工和测星装置的纳米级调整系统,并取得了专利。前苏联从60年代初开始,也大力开展这方而的研制工作。如苏联机械研究所、莫斯科鲍曼工业大学、全苏联减速器研究所、基耶夫减速器厂和莫斯科建筑工程学院等单位都大力开展谐波传动的研究工作。他们对该领域进行了较系统、深入的基础理论和试验研究,在谐波传动的类型、结构、应用等方而有较大发展。日本自70年代开始,从美国引进全套技术,目前不仅能大批生产各种类型的谐波齿轮传动装置,还完成了通用谐波齿轮传动装置的标准化、系列化工作。
4. 研究方案
1、传动机构总体设计:
⑴、 传动比的计算
A、 刚轮主要几何参数选择和计算
5. 工作计划
毕业设计前一学期末完成英文翻译,收集、查阅、文献资料并准备开题报告。
第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。
第2周 查阅文献资料,撰写开题报告。
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